【最新】一章渗流理论基础
- 格式:ppt
- 大小:432.50 KB
- 文档页数:17
《地下水动力学》习题集第一章渗流理论基础一、解释术语1. 渗透速度2. 实际速度3. 水力坡度4. 贮水系数5. 贮水率6. 渗透系数7. 渗透率8. 尺度效应9. 导水系数二、填空题1.地下水动力学是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。
通常把具有连通性的孔隙岩石称为多孔介质,而其中的岩石颗粒称为骨架。
多孔介质的特点是多相性、孔隙性、连通性和压缩性。
2.地下水在多孔介质中存在的主要形式有吸着水、薄膜水、毛管水和重力水,而地下水动力学主要研究 重力水的运动规律。
3.在多孔介质中,不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是无效的,但对贮水来说却是 有效的。
4. 地下水过水断面包括_空隙_和_固体颗粒_所占据的面积.渗透流速是_过水断面_上的平均速度,而实际速度是_空隙面积上的平均速度。
在渗流中,水头一般是指 测压管水头 ,不同数值的等水头面(线)永远 不会相交。
5. 在渗流场中,把大小等于_水头梯度值_,方向沿着_等水头面_的法线,并指向水头_降低_方向的矢量,称为水力坡度。
水力坡度在空间直角坐标系中的三个分量分别为H x ∂-∂、H y ∂-∂_和Hz ∂-∂。
6. 渗流运动要素包括_流量、_渗流速度、_压强和_水头等等。
7. 根据地下水渗透速度_矢量方向_与_空间坐标轴的关系,将地下水运动分为一维、二维和三维运动。
8. 达西定律反映了渗流场中的_能量守恒与转换_定律。
9. 渗透率只取决于多孔介质的性质,而与液体的性质无关,渗透率的单位为2或。
10. 渗透率是表征岩石渗透性能的参数,而渗透系数是表征岩层透水能力的参数,影响渗透系数大小的主要是岩层颗粒大小以及水的物理性质,随着地下水温度的升高,渗透系数增大。
11. 导水系数是描述含水层出水能力的参数,它是定义在平面一、二维流中的水文地质参数。
12. 均质与非均质岩层是根据_岩石透水性与空间坐标_的关系划分的,各向同性和各向异性岩层是根据岩石透水性与水流方向关系划分的。
目录第一章渗流理论基础 (1)1.1渗流的基本概念 (1)1.2渗流基本定律 (7)1.3岩层透水特征及水流折射定律 (11)1.4流网及其应用 (14)1.5渗流连续方程 (19)1.6渗流基本微分方程 (24)1.7数学模型的建立及求解 (32)第一章渗流理论基础1.1 渗流的基本概念1.1.1 多孔介质及其特性1.1.1.1多孔介质的概念多孔介质(Porous medium):地下水动力学中具有空隙的岩石。
广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质,统称为多孔介质。
孔隙介质:含有孔隙的岩层,砂层、疏松砂岩等;裂隙介质:含有裂隙的岩层,裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。
1.1.1.2 多孔介质的性质(1) 孔隙性:有效孔隙和死端孔隙。
孔隙度(Porosity)是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比(符号为n),可表示为小数或百分数,n=Vv/V。
有效孔隙(Effective pores)是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。
有效孔隙度(Effective Porosity)是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比(符号为n e),可表示为小数或百分数,n e=V e/V。
死端孔隙(Dead-end pores )是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。
(2) 连通性:封闭和畅通,有效和无效。
(3) 压缩性:固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。
(4) 多相性:固、液、气三相可共存。
其中固相的成为骨架,气相主要分布在非饱和带中,液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。
固相—骨架matrix气相—空气,非饱和带中液相—水:吸着水Hygroscopic water薄膜水pellicular water毛管水capillary water重力水gravitational water1.1.1.3多孔介质中的地下水运动比较复杂,包括两大类,运动特点各不相同,分别满足于孔隙水和裂隙岩溶水的特点。
地下水动力学:是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。
它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程,对地下水从数量上和质量上进 行定量评价和合理开发利用,以及兴利防害的理论基础。
第一章渗流理论基础§—1渗流的基本概念、地下水在含水岩石中的运动1多孔介质:具有孔隙的岩石。
含水介质一般分为三类: 孔隙介质:含有孔隙水的岩层。
裂隙介质:含裂隙水的岩层。
岩溶(Karst )介质:含岩溶水的岩层。
、地下水和多孔介质的性质1地下水的状态方程地下水的状态方程:实际上是地下水的体积和密度随压力变化的方程。
:_ 1dVV dp等温条件下,水的压缩系数为: 设初始压强p o 时,水的体积为V o ,当压强变到p 时,体积变为V ,由上式得: V 二V o V =V 0e 七p T )用Taylor 级数展开,舍去高次项,得到如下的状态方程:V = V o [1- 3 ( P-P 0)] p = po [1- 3 ( p-p o )] 2多孔介质的某些性质 (1) 多孔介质的孔隙性孔隙度:指孔隙体积和多孔介质总体积之比。
有效孔隙:互相连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。
有效孔隙度:指有效孔隙体积和多孔介质总体积之比。
死端孔隙:一端与其它孔隙连通,另一端是封闭的,其中的地下水是相对停滞的。
(2) 多孔介质的压缩性天然条件下,一定深度处的多孔介质,要受到上覆岩层荷重的压力。
荷重增加,将引起 多孔介质的压缩。
多孔介质的压缩系数:VdV V 。
V1 dV b dV 』W 觀厂 dd d 乂 趙忆d VunV L多孔介质的压缩包括固体 上式令V b d V b d 、上式变为:a = (1-n )固体骨架的压缩性比孔隙的压缩性小的多,上式变为:a =n a p三、贮水率和贮水系数1.水位变化对含水层厚度的影响有效应力 地下水位下降,水压力减小,有效应力增大,多孔介质被压缩。
多孔介质的压缩包括固体颗粒的压缩和孔隙的压缩。
第一章渗流理论基础一、名词解释1. 渗透速度:表示水流在过水断面上的平均流速,不能代表任何真实水流的速度。
2. 实际速度:表示地下水在孔隙中的真实速度。
3. 水力坡度:把大小等于梯度值,方向沿着等水头面的法线,指向水头降低方向的矢量称为水力坡度。
4. 贮水系数:当水头变化1m时,从单位水平面积,高度为承压含水层厚度的柱体中释放或贮存的水量。
5. 贮水率:当水头下降1m时,单位体积承压含水层释放出来的水量。
6. 渗透系数:也称水力传导系数,当水力坡度J=1时,渗透系数在数值上等于渗透速度。
7. 渗透率:表示多孔介质能使气体或液体通过介质本身的能力,只与岩石性质有关,与液体性质无关。
8. 导水系数:T=KM,是一个水文地质参数,即水力坡度J=1时,通过整个含水层厚度上的单宽流量。
二、填空题1.地下水动力学是研究地下水在、、和中运动规律的科学。
(孔隙岩石、裂隙岩石、岩溶岩石)2.通常把具有连通性的孔隙岩石称为多孔介质,而其中的岩石颗粒称为。
(骨架)3.地下水在多孔介质中存在的主要形式有、薄膜水、毛管水和重力水,而地下水动力学主要研究的运动规律。
(吸着水、重力水)4.在多孔介质中,不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是,但对贮水来说却是。
(无效、有效)5.地下水的过水断面包括空隙和固体颗粒所占据的面积,渗透流速是上的平均速度,而实际速度是的平均速度。
(过水断面、空隙面积)6.在渗流场中,把大小等于,方向沿着的法线,并指向水头降低方向的矢量,称为水力坡度。
(梯度值、等水头面)7.渗流运动要素包括流量Q、、压强p和等。
(渗流速度v、水头H)8.根据地下水与的关系,将地下水运动分为一维、二维和三维运动。
(运动方向、空间坐标轴)9.渗透率是表征的参数,而渗透系数是表征岩层的参数。
(岩层渗透性能、透水能力)10.影响渗透系数大小的主要因素是以及。
(岩石性质、渗透液体的物理性质)11.导水系数是描述含水层的参数,它是定义维流中的水文地质参数。
《地下水动力学》习题集第1章 渗流理论基础习题1-1 渗流的基本概念一、填空题1. 地下水动力学是研究地下水在 、 和 中运动规律的科学。
通常把 称为多孔介质,而其中的岩石颗粒称为 。
多孔介质的特点是 、 、 和 。
2. 地下水在多孔介质中存在的主要形式有 、 、 、 和 ,而地下水动力学主要研究 的运动规律。
3. 在多孔介质中,不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是 ,但对贮水来说却是 。
4. 假想水流的 、 、 以及 都与真实水流相同,假想水流充满 。
5. 地下水过水断面包括 和 所占据的面积。
渗流速度是 上的平均速度,而实际速度是 的平均速度。
6. 在渗流中,水头一般是指 ,不同数值的等水头面(线)永远 。
7. 在渗流场中,把大小等于 ,方向沿着 的法线,并指向水头 方向的矢量,称为水力坡度。
水力坡度在空间直角坐标系中的3个分量分别为 、 和 。
8. 渗流运动要素包括 、 、 和 等。
9. 根据地下水渗透速度 与 关系,将地下水运动分为一维、一维和三维运动。
二、判断及选择题10. 地下水在多孔介质中运动,因此可以说多孔介质就是含水层。
( )11. 地下水运动时的有效孔隙度等于排水(贮水)时的有效孔隙度。
( )12. 对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。
( )13. 贮水率)(βαρμn g s +=也适用于潜水含水层。
( )14. 贮水率只适用于三维流微分方程。
( )15. 贮水系数既适用于承压含水层,也适用于潜水含水层。
( )16. 在一定条件下,含水层的给水度可以是时间的函数,也可以是一个常数。
( )17. 潜水含水层的给水度就是贮水系数。
( )18. 在其他条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中,在补给期时,给水度μ大,水位上升大;μ小,水位上升小。
在蒸发期时,μ大,水位下降大;μ小,水位下降小。
()19. 决定地下水流向的是()。
(1)压力的大小;(2)位置的高低;(3)水头的大小。